《工程检测与评估2溷凝土结构的补强加固新技术.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工程检测与评估2溷凝土结构的补强加固新技术.ppt（39页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、水运工程检测与评估,混凝土结构的补强加固新技术,概述： 20世纪80年代以来国内外发展了多种混凝土结构的直接加固技术： 增大截面法、增设杆件法、预应力法、粘贴玻璃钢法、粘贴钢板法、粘贴钢材法、喷射混凝土法和碳纤维加固法。 一、钢板补强加固新技术 钢板通过粘结力强大的粘结剂与结构紧密结合为一体，共同承担荷载，对结构的抗拉、抗弯、抗剪等能力进行补强，显著提高结构的强度和韧性，恢复承载能力，延长使用寿命。,（一）钢板补强加固的特点及适用范围 构件外部粘贴钢板加固法是用粘结剂将钢板粘贴到构件需要加固的部位上，以提高结构承载力的一种方法。特点： （1）工艺简单； （2）加固施工所需的场地、空间都不大，且
2、钢板粘贴到构件上一般三天即可受力使用，对生产和生活影响很小，特别适用于应急的加固工程； （3）粘钢加固所用的钢板厚度，一般为26mm，所以，加固后不影响结构外观，重量增加也不多； （4）加固效果比较明显。补充了原结构件的钢筋不足，通过大面积的钢板粘贴，控制了裂缝。,粘钢技术是一种新技术，粘结理论研究还不成熟，粘结剂的抗老化性能，徐变性对粘结强度的影响，在动荷载作用下粘钢加固的试验及理论分析等问题，都有待进一步研究。 目前粘钢加固法一般适用于承受静力作用的受弯及受拉构件，且相对湿度不大于70%使用条件，否则应采取防护措施。 不适用于低于C15混凝土构件的加固,(二）钢板补强加固的设计计算 1、钢
3、板的锚固 外部粘钢加固钢板的锚固至关重要，必须保证钢板在拉断之前不得发生脱胶等粘结破坏现象，即要求钢板在锚固区的粘结受剪承载力Vu必须大于钢板受拉承载力Tu。受拉钢板在其加固点外的锚固长度L1按下式确定： L12fayta/fcv 式中 ta加固钢板厚度； fay加固钢板抗拉（抗压）强度设计值； fcv被粘混凝土抗剪强度设计值；,若钢板粘结长度不能满足要求时，可在锚固区粘结U形箍板或增设锚固螺栓以对钢板进行附加锚固。对于增设U形箍板时，锚固构造应满足下列规定。 （1）当fvb12fcvLu时， 即当U形箍板与钢板间的粘结受剪承载力fvb1bu小于或等于U形箍板与混凝土梁间的粘结受剪承载力2fc
4、vLubu时，锚固承载力为加固钢板与混凝土梁间的粘结受剪力及U形箍板与加固钢钢板之间的粘结承载力之和，及锚固构造应满足： fayAa0.5fcvb1L1+nfvb1bu,（2）当fvb12fcvLu时， 锚固承载力为加固钢板和U形箍板与混凝土梁之间的粘结受剪承载力之和，即锚固构造应满足： fayAa（0.5b1L1+nLubu）fcv 式中 Aa钢板截面积 n每端箍板数量 bu箍板宽度 Lu箍板单肢的梁侧粘结长度 fv钢与钢粘结抗剪强度设计值,对于增设锚固锚栓时，锚固构造应满足 fayAa0.5fcvb1L1+0.56Tt 式中： b1钢板截面宽度 Tt锚栓抗拔力设计值,关于粘钢锚固长度的计算
5、，武汉水利水电大学应用弹性力学原理推导出粘钢锚固长度的计算公式为：,式中 Lm锚固长度 t钢板厚度 钢板中的抗拉压力 钢板中的允许应力 K安全系数,2、斜截面加固 当构件斜截面受剪承载力不足时，可粘结并联U形箍板或设置封闭式螺栓箍进行加固。 （1）当U形箍板加固时，斜截面受剪承载力按下式计算： （1）当螺栓箍加固时，斜截面受剪承载力按下式计算：,V斜截面剪力设计值； Aav1 单肢箍板或螺栓截面面积； V1u原构件斜截面受剪承载力设计值；fyv箍板或螺栓箍抗拉强度设计值；S箍板或螺栓间距,3、连续梁支座负弯矩受拉区加固 连续梁支座负弯矩受拉区的加固，应根据该区有无障碍物，分别采用不同的粘钢方法
6、。当无障碍物时，受拉钢板可直接粘贴与梁顶面或顶侧面；当有障碍物时，受拉钢板可紧靠柱边梁顶面粘贴，或先在柱子周围梁板上粘贴封闭的框板，使钢板与框板牢固连接。,（三）钢板补强加固的构造规定 1、由于粘钢加固结合面的粘结强度主要取决于混凝土强度，因此被加固构件混凝土强度不能太低，强度等级不应低于C15。 2、粘结钢板厚度主要根据结合面混凝土强度、钢板锚固长度及施工要求而定。 3、钢板愈厚，所需锚固长度就愈长，钢板潜力难于发挥，而且很硬，不好粘铁；反之，钢板越薄，相对用胶量就越大，钢板防腐处理也较难。 4、对于受拉锚固，不得小于600mm；对于受压锚固，不得小于480mm，对于大跨度结构或可能经受反复
7、荷载的结构，锚固区尚宜增设锚固螺栓或U形箍板等附加锚固措施。,5、水、日光、大气（氧）、盐雾、温度及应力作用，会使胶层逐渐老化，粘结强度逐渐降低，钢板逐渐锈蚀 。为延缓胶层老化，防止钢板锈蚀，钢板及其连接的混凝土表面，应进行密封防水防腐处理。,（四）施工要求 粘钢加固的效果主要取决于粘结施工质量。粘钢加固应严格按下列工艺流程进行； 表面处理配胶、卸载粘贴固定及加固固化检验防腐处理 1、表面处理 表面处理是最关键的工序。对于混凝土构件结合面，根据构件表面的新旧、坚实、干湿程度，分别按以下四种情况处理： （1）对很旧很脏的混凝土构件的粘合面，应先用硬毛刷沾高效洗涤剂，刷除表面油垢污物后用清水冲洗，
8、除去23mm厚表层,（2）如混凝土表面不是很脏很旧，直接对粘合面进行打磨，去掉12mm厚表层，用压缩空气除去粉尘或用清水冲洗 （3)对于新混凝土粘合面，先用钢丝刷将表面散浮渣刷去，再用硬毛刷沾洗涤剂洗刷表面，或用清水冲洗，待完全干燥后即可。 （4）对于湿度较大的混凝土构件或龄期在三个月内的混凝土构件，需进行人工干燥处理。,对于钢板粘贴面，应根据钢板锈蚀程度，分别按以下两种方法处理： （1）如钢板未生锈或轻微锈蚀，可用喷砂、砂布或平砂轮打磨，直至出现金属光泽。 （2）如钢板锈蚀严重，须先用适度盐酸浸泡20min，使锈层剥落，再用石灰水冲洗，中和酸离子，最后用平砂轮打磨出纹道。,2、卸荷 为减轻和
9、消除后粘钢的应力应变滞后现象，粘钢前宜对构件适量进行卸荷。 3、配胶 粘钢板的关键是钢板与混凝土是否能粘结牢固，混凝土结构加固用胶必须具有强度高、粘结力强、耐老化、线膨胀系数小的特性，且有一定弹性。 4、粘贴 直接涂抹粘贴的方式，钢板粘贴后，用手锤沿粘贴面轻轻敲击钢板，如无空洞声，表示已粘贴密实。 液体胶注入到钢板与混凝土构件的间隙中的方式。,5、固定与加固 用直接涂抹方式将钢板粘贴好后立即用卡具、支撑或膨胀螺栓等固定，并适当加压，以使胶液刚从钢板边沿挤出为度。 6、固化 粘结剂在常温下固化，24h即可拆除夹具或支撑，3d即可受力使用。 7、检验 加固构件的粘钢质量，一般采用非破损检验。 8、
10、防腐处理,二、炭纤维补强加固技术 （一）碳纤维补强技术的特点 纤维增强复合材料主要包括：碳纤维、芳纶纤维和玻璃纤维复合材料。纤维材料的型状分为片材、棒状及各种型材。 用碳纤维补强加固混凝土结构是近10年来发展起来的一种混凝土补强加固新技术。近年来在日本及欧美等发达国家发展迅速，我国1998年开始应用。 轻质高强、施工简便、能适应各种复杂形状结构的补强，且具有不影响结构尺寸和外观，抗腐蚀、耐久性能良好。,碳纤维补强加固技术是利用高强度或高弹性性模量的连续碳纤维，单向排列成束，用环氧树脂浸渍形成碳纤维增强复合材料片材，将片材用专用环氧树脂胶粘贴在结构外表面受拉或有裂缝部位，固化后与原结构形成一整体
11、，碳纤维即可原结构共同受力。 碳纤维片的抗拉强度可达3500MPa，比钢材高710倍；弹性模量（2.354.30）*105MPa,施工耐久性好，施工简便，不增大截面，不增加重量，不改变外形。 采用优良的粘结材料，不仅树脂渗入混凝土中，将纤维片材紧密粘贴在结构外表面，而且树脂有较高的粘结强度，能有效地传递碳纤维与混凝土之间的应力，确保不产生界面粘结剥离现象。,（二）施工准备 （1）施工单位应根据设计文件及施工条件，确定施工方案，编制施工组织设计。 （2）施工前应解决水电供应，交通道路、仓库和消防等设施。 （3）施工前应按规定要求搭设好施工用脚手架，确保安全施工 （4）施工前对施工现场的条件进行调
12、查。,（三）材料 1、碳纤维片的规格及性能 瑞士SIKA、德国UDOC和FTS、南京CFW和台湾AEC等。 2、粘贴碳纤维粘结剂的基本功能,（四）碳纤维片补强加固施工 1、标准施工程序 碳纤维片修复、补强工程应按下列工序进行：混凝土基地处理涂底层涂料用环氧腻子进行残缺修补贴碳纤维片养护涂装竣工验收 2、混凝土基地处理 （1）将混凝土构件表面的残缺、破损部分清除干净至结构密实部位 （2）检查外露钢筋是否锈蚀 （3）对经过剔凿、清理和露筋的构件残缺部分，进行修补复原,（4）对于缝宽小于0.4mm的裂缝，用环氧树脂进行表面涂刷密封；大于0.4mm用环氧树脂灌浆 （5）表面突出部分打磨平整 （6）棱角
13、的部位用磨光机磨成圆角，圆角半径须不小于30mm。 3、涂底层涂料 （1）把底层涂料的主剂和固化剂按规定比例称量准确后放入容器 （2）底层涂料中严禁添加溶剂 （3）指触干燥时间因气温不同，一般2h3h,（4）底层涂料固化后，表面上有凸起部分时，要用砂纸磨光。 4、环氧腻子对构件表面的残缺修补 （1）构件表面凹陷部位应用环氧腻子填平，修复至表面平整。 （2）内角要用环氧腻子填补，使之平顺。 （3）在残缺修补中使用环氧腻子时，要在气温5度以上，相对湿度RH85% (4)腻子涂刮后，应用砂纸打磨平整。,5、贴碳纤维片 碳纤维纵向接头必须搭接10cm以上。贴片前用滚筒均匀地涂刷粘结树脂称为下涂。贴片时
14、，在碳纤维片和树脂之间尽量不要有空气。碳纤维片施工30min后，用滚筒刷均匀涂刷树脂称为上涂。 6、养护 （1）粘贴碳纤维片后，需自然养护24h。 （2）每道工序以后，宜用塑料薄膜等遮挡以防风沙。 （3）当树脂固化期间存在气温降低到5度以下的可能时，可采用低温固化树脂或采取有效的升温措施。,（五）施工技术要求 （1）所使用的材料，必须符合设计规定，使用材料应具有生产长的出厂合格证，碳纤维片材和胶结材料，应符合质量标准和工程补强设计的要求。 （六）质量检验标准 （1）结构物的表面处理，应通过目测按以下要求进行全面检查； （2）通过目测对粘贴应通过目测和量具进行检验。,第六节 混凝土大坝土工膜防渗
15、技术,在过去30年里，混凝土大坝土工膜防渗技术已经发展成为一种用于水工结构防渗的专利技术（CARPI技术）系统，来防止水渗入结构中引起破坏。 一、 CARPI止水结构技术的优点 （1）防止防渗体的渗漏和破坏 （2）恢复大坝破坏面的不透水性 （3）减小坝体的杨压力 （4）降低坝体含水量 （5）使坝体安全指标恢复到初始值,（6）无需放空水库 （7）修补时能最低限度地减少环境破坏。 CARPI技术系统的不透水体是由一层暴露在外面的柔性PVC土工合成材料（不透水的土工膜+防刺穿的加热生成的土工布）构成。土工合成材料沿着坝基直到上游面的顶部，用防水不锈钢压条锚固周边，以阻止库水侵入。,二、CARPI系统的主要组成部分 （1）坝体（高渗性） （2） CARPI防渗衬砌。 （3）土工合成材料的竖直锚固和表面排水 （4）周边的排水收集系统 （5）周边的密封 （6）通风管,1、排水型防渗结构可控制扬压力和干燥坝体 土工合成材料的整个表面未与坝面紧贴在一起，渗水可以通过排水系统排走，因此可以有效的减小可控制大坝的扬压力。 此外坝体中饱和的水也可由排水系统排出，使坝体干燥，提高坝体稳定指标。,2、 CARPI技术系统可用于整个坝面防水，也可用于裂缝、接缝的局部防水,一、混凝土结构检测 二、桩基高、低应变检测 三、缺陷类型和修补材料,